(57)【要約】【課題】  本発明は、メタン発酵技術を利用して生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物を、生分解性プラスチックを含めて短期間に効率よく分解、発酵してメタンガスを回収することが可能な生産性の高く、しかも敷地の確保も有利なコンパクトな装置によって実現しうる優れたリサイクル技術を提供することをその技術的課題とするものである。。【解決手段】  生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物としての可燃ごみ１に希釈水２５を添加して加水分解槽２１により加水分解を行う加水分解工程と、加水分解された分解生成物２３をメタン発酵槽６を用いて嫌気性条件化でメタン発酵を行うメタン発酵工程と、前記発酵により生成したメタンガス７を回収する回収工程と、からなる生分解性プラスチック含む有機系廃棄物の処理方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物に希釈水を添加して加水分解を行う加水分解工程と、加水分解された分解生成物を嫌気性条件化でメタン発酵を行うメタン発酵工程と、前記発酵により生成したメタンガスを回収する回収工程と、からなる生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項２】
生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物を、発酵適性物と、生分解性プラスチックを含む発酵不適物に分別する分別工程と、前記発酵不適物に希釈水を添加して加水分解を行う加水分解工程と、前記発酵適性物と加水分解された分解生成物とを嫌気性条件下でメタン発酵を行うメタン発酵工程と、前記発酵により生成したメタンガスを回収する回収工程と、からなる生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記加水分解工程の後に、加水分解された分解生成物から残留する発酵不適物を分離する分離工程を加えた各工程からなる前記請求項１又は請求項２に記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記メタン発酵工程に先立ち、前記加水分解された分解生成物及び／又は前記発酵適性物のメタン発酵工程への投入濃度を調整する調整工程を加えた各工程からなる前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記生分解性プラスチックが有機系廃棄物用の容器として使用されたものである前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記有機系廃棄物用の容器がポリエステル系樹脂の材料からなる前記請求項５に記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記生分解性プラスチックが食品系包装容器として使用されたものである前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記加水分解工程の温度が120℃〜250℃である請求項１〜請求項７のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記加水分解工程の処理時間が5分〜60分であるである請求項1〜請求項８のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
前記加水分解工程の前記発酵不適物に対する希釈水の添加が、その固形分含有量が５０％以下になるように行われるものである請求項1〜請求項９のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項１１】
前記加水分解工程の希釈水として前記メタン発酵工程で排出された消化物の脱水分離液を用いる請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物を発酵適性物と生分解性プラスチックを含む発酵不適物に分別する分別手段と、前記発酵不適物に希釈水を添加して加水分解を行う加水分解手段と、前記加水分解された分解生成物から残留する発酵不適物を分離する分離手段と、前記発酵適性物と加水分解された分解生成物とを嫌気性条件下でメタン発酵を行うメタン発酵手段と、前記発酵により生成したメタンガスを回収する回収手段と、を備えた生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機系廃棄物の処理方法に関し、特に生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物のリサイクルを実現する有益な処理技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
生ゴミ、厨芥、食品系廃棄物、剪定枝や廃木材などの木質系廃棄物、紙類などの有機系廃棄物は一般に可燃ゴミとして焼却処理がなされているが、近年これに伴って発生する排ガス中の二酸化炭素やダイオキシンが大気環境に与える問題が表面化しており、それらの一段と厳しい排出規制が加えられる状況にいたっている。これらの有害ガスの排出を最小限に抑えるための燃焼技術などの技術開発、実用化が進められる一方において、有機系廃棄物をリサイクル（再資源化）することによって上記問題を一挙に解決しようとする新たな動きが活発となっている。この有機系廃棄物のリサイクルを実現するものとして、メタン発酵技術の利用が注目を浴びている。
【０００３】
このメタン発酵技術を用いた従来の有機系廃棄物のリサイクルプロセスを図６の工程概要図に示す。この技術の概略を説明すると、まず回収されてきた有機系廃棄物を含む可燃ゴミ１は破袋・破砕されたのち分別機２にかけられ、有機系廃棄物からなる発酵適性物３とゴミ袋、プラスチック類、金属類などからなる発酵不適物４とに分別され、発酵不適物は廃棄物として系外へ排出される。破砕された発酵適性物３は調整槽５へ送られ、ここで一時ストックされる。続いて、調整槽５から一定量の発酵適性物３が取り出され、発酵槽６に投入される。この発酵槽６において発酵適性物３は嫌気性条件下に嫌気性微生物によってメタン発酵が促進される。そしてメタン発酵により生成したメタンガス７が発酵槽６より回収され、発酵を終えた消化物８は発酵槽６から排出される。その後は消化物８は脱水機９に送られて脱水され、脱水残渣１０と脱水ろ液１１に分けられて系外へ排出される。なお、脱水ろ液１１は、後段の排水処理プロセスで浄化され、発酵不適物と脱水残渣は、一般的には焼却により処理される。
【０００４】
また、この発酵槽６における反応をさらに速めるために、発酵適性物３を事前に別途反応器により高圧高温下で流動化処理を行う技術も提案（特許文献１など）されている。
【０００５】
このようなメタン発酵技術の採用により、大部分の有機系廃棄物が焼却することなくクリーンな燃料としてのメタンガスに転換され、有用資源としてリサイクルされることになるのである。
【０００６】
ところで、有機系廃棄物を含む可燃ごみには前記のようにゴミ袋やプラスチック製品などのプラスチック材料が混入している場合が多い。最近、これらのプラスチック材料の中にまだ僅かの量ではあるが生分解性プラスチックが含まれていることがある。これは、プラスチックの分野においても環境問題に的確に対応した環境に優しい高分子材料の利用が要請されており、生分解性プラスチックはこれに応える最適な材料として実用化されつつあるためである。
【０００７】
この生分解性プラスチックは使用期間中はその性能を維持し、使用後は自然環境下（地中など）においてバクテリアなどの微生物によって分解され、最終的に二酸化炭素と水になることから環境に負荷を与えないといった一般のプラスチックにはない優れた環境適性を備えている。このため、生分解性プラスチックは現在未だコスト上の不利はあるものの、農林水産用資源材（マルチフィルム、苗ポット、魚網など）、土木・建築用資材（断熱材、型枠、保水シートなど）や食品包装用品（生鮮食品トレー、ファーストフード・インスタント食品容器など）、衛生用品（紙おむつなど）さらにゴミ袋、水切り、コップなどの各種日用・雑貨品などの分野で徐々に使用されつつあり、将来的には多くの分野、製品に利用されることが期待されている。
【０００８】
そこで、この生分解性プラスチックが本格的に生産、使用された場合を想定すると、自然環境下での使用を前提とする製品の場合は良いとしても、それ以外の様々な分野で使用される場合においては、使用後の廃品も多量に発生することになり、その結果として可燃ごみ中に有機系廃棄物とともに少なからず混入してくるものと予想される。しかも、生分解性プラスチックは前記環境適性を有しているにもかかわらず、分解困難な通常のプラスチック類と混在し、両者の分別も容易でないことから、これらをまとめて地中に埋めて、処理することができない。
【０００９】
先に述べたメタン発酵技術を利用する従来技術においては、生分解性プラスチックも他のプラスチックと同様に発酵不適物４として最終的には焼却されることになり、そのリサイクルまでは全く考慮されていない。従って、有機系廃棄物はリサイクルされるものの生分解性プラスチックについては焼却処理による二酸化炭素の発生、ダイオキシン発生の観点から環境への負荷の問題が依然として残っている。
【００１０】
また、極く最近になってポリエステル系樹脂を主原料とする生分解性プラスチック製のゴミ袋も使用され始めているが、同従来技術では可燃ゴミ（有機系廃棄物を含む）を回収する際に使用したこの生分解性プラスチック製のゴミ袋も同様に前処理で発酵不適物４として分別される。その結果、ゴミ袋由来の大量の廃棄物が発生し（カサ比重が小さくかさばるため）、その処理も多くの場合はやはり焼却により行われるため、同様な観点から環境への負荷が大きい。  さらに、この従来技術の場合は、分別しきれなかったゴミ袋の破片は後段の発酵槽６に溜まり、有効メタン発酵容積を減少させるという問題がある。加えて、発酵槽６の攪拌駆動部やスラリー移送ポンプにからみつき、機械的トラブルを起こしたり、配管への詰まりの原因にもなる。
【００１１】
一方、生分解性プラスチックが混入した有機系廃棄物の処理を意識したものとして、有機系廃棄物を６０〜１００℃、１〜４８時間で熱処理して廃棄物中の生分解性プラスチックを崩壊させ、その後にコンポスト化する技術が提案（特許文献２など）されている。この技術は、生分解性プラスチックを含めて最終的にコンポスト化して肥料や土壌改良剤としてリサイクルする意味で有用な技術である。
【００１２】
しかしながら、この従来技術はコンポスト化を意図しているために生分解性プラスチックの分解のための熱処理は低温で長時間の条件となっており、この前処理では同プラスチックの分解はせいぜい約半分の分子量までしか進行しない。しかも、後処理の好気条件下におけるコンポスト化には数ヶ月の発酵期間を要することになり、さらにこの発酵のために巨大な装置や広大な敷地を必要とする。さらに、日本ではその利用される量は実際に排出される量に対して僅かであり、その上、移送などのコストがかかるため、有効なリサイクル方法であるとは言い難い面がある。またメタンガスのようなクリーンなエネルギーを回収、利用できないためリサイクル技術としてもなお不十分といわざるを得ない。
【特許文献１】特開平８−９９０９９号公報
【特許文献２】特開２００１−２６９６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の技術背景並びに従来技術の問題点を考慮してなされたものであって、メタン発酵技術を利用して生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物を、生分解性プラスチックを含めて短期間に効率よく分解、発酵してメタンガスを回収することが可能な生産性の高く、しかも敷地の確保も有利なコンパクトな装置によって実現しうる優れたリサイクル技術を提供することをその技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を達成するために、本発明者らが提案するに生分解性プラスチックを含有する有機系廃棄物のリサイクル技術についての発明の特徴は以下のとおりである。
（１）生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物に希釈水を添加して加水分解を行う加水分解工程と、加水分解された分解生成物を嫌気性条件化でメタン発酵を行うメタン発酵工程と、前記発酵により生成したメタンガスを回収する回収工程と、からなる生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項１）。
（２）生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物を、発酵適性物と、生分解性プラスチックを含む発酵不適物に分別する分別工程と、前記発酵不適物に希釈水を添加して加水分解を行う加水分解工程と、前記発酵適性物と加水分解された分解生成物とを嫌気性条件下でメタン発酵を行うメタン発酵工程と、前記発酵により生成したメタンガスを回収する回収工程と、からなる生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項２）。
（３）前記加水分解工程の後に、加水分解された分解生成物から残留する発酵不適物を分離する分離工程を加えた各工程からなる前記（１）又は（２）に記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法  （請求項３）。
（４）  前記メタン発酵工程に先立ち、前記加水分解された分解生成物及び／又は前記発酵適性物のメタン発酵工程への投入濃度を調整する調整工程を加えた各工程からなる前記（１）〜（３）のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項４）。
（５）前記生分解性プラスチックが有機系廃棄物用の容器として使用されたものである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項５）。
（６）前記有機系廃棄物用の容器がポリエステル系樹脂の材料からなる前記（５）に記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項６）。
（７）前記生分解性プラスチックが食品系包装容器として使用されたものである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項７）。
（８）前記加水分解工程の温度が１２０℃〜２５０℃である前記（１）〜（７）のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項８）。
（９）前記加水分解工程の処理時間が５分〜６０分であるである（１）〜（８）のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項９）。
（１０）前記加水分解工程の前記発酵不適物に対する希釈水の添加が、その固形分含有量が５０％以下になるように行われるものである（１）〜（９）のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項１０）。
（１１）前記加水分解工程の希釈水として前記メタン発酵工程で得られた消化物の脱水分離液を用いる前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理方法（請求項１１）。
（１２）生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物を発酵適性物と生分解性プラスチックを含む発酵不適物に分別する分別手段と、前記発酵不適物に希釈水を添加して加水分解を行う加水分解手段と、前記加水分解された分解生成物から残留する発酵不適物を分離する分離手段と、前記発酵適性物と加水分解された分解生成物とを嫌気性条件下でメタン発酵を行うメタン発酵手段と、前記発酵により生成したメタンガスを回収する回収手段と、を備えた生分解性プラスチックを含む有機系廃棄物の処理装置。
【発明の効果】
【００１５】
かかる特徴を備えた本発明によれば、下記に列挙するような有利な効果が得られる。
（１）生分解性プラスチックが混在する有機系廃棄物で構成された各種のごみの処理については、効果的なリサイクル（プロセス）を容易に実現することができる。
（２）特に、ゴミ収集に使用された生分解性プラスチックを素材とするゴミ袋の場合においても従来問題となっている発酵槽やその周辺機器、配管系でのトラブルが解消され、また、減容化も効果的に行うことができる。
（３）効率的でかつ簡易なプロセスであることから、その実現の必要な装置、機器も比較的少なく、またコンパクトな規模で済み、用地確保も有利であり、全体として実用化が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の典型的な実施形態に係る有機系廃棄物のリサイクルプロセスを示す工程概要図である。
【００１７】
まず、ここで回収されてきた本発明の処理対象となる可燃ごみ１は生分解性プラスチック製のゴミ袋に収容されており、種々の有機系廃棄物とともにプラスチック類や金属などが含まれ、さらにプラスチック類の中には生分解性プラスチックが混在しているものとする。
【００１８】
なお、ここでいう生分解性プラスチックとはアミロース、デキストラン、アルギン酸、キチン、キトサン、セルロース、デンプン、プルラン等の多糖類、ポリグリコール酸、ポリ−３−ヒドロキシプロピオネート、ポリ乳酸、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリ−４−ヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバリレート、ポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリブチレンサクシネート/アジペート、ポリブチレンアジペート/テレフタレート、ポリブチレンサクシネート/テレフタレート、ポリブチレンサクシネート/アジペート/テレフタレート、ポリテトラメチレンアジペート/テレフタレート等のポリエステル系樹脂、さらにポリビニルアルコール、ポリペプチド等が挙げられるが、生分解性プラスチック製のゴミ袋は主としてポリエステル系樹脂を主成分としたものが多い。
【００１９】
可燃ごみ１は従来と同様に破袋、破砕がなされた後、分別機２に送られ、有機系廃棄物からなる発酵適性物３とゴミ袋、プラスチック類、金属類などからなる発酵不適物４とに分別される（分別工程）。発酵適性物３は調整槽５に送られてストックされ、ここで次のメタン発酵槽６への投入濃度が調整される（調整工程）。この調整槽５ではストックされている間に酸発酵が進行する。
【００２０】
一方、発酵不適物４は加水分解装置２１に送られ、ここで水（希釈水）が添加され、生分解性プラスチック（ゴミ袋及びプラスチック類の一部）の加水分解が行われる（加水分解工程）。この加水分解工程における条件は、１２０℃〜２５０℃の温度で、望ましくは１５０℃〜１８０℃において、５〜６０分間、各温度での蒸気圧で実施される。また、希釈水の添加量は発酵不適物４の固形分が５０％以下になるようにして行われる。希釈水２５は後工程の脱水機９から得られる脱水ろ液１１が利用される。
【００２１】
このようにして加水分解を終えた発酵不適物４はスクリーン２２に送られ、生分解性プラスチックの分解反応により生成した有機酸、アルコール、糖などのモノマーやオリゴナーを主体とした低分子量の分解生成物２３と、通常のプラスチック類や金属などの非分解物２４とに機械的に分離される（分離工程）。非分解物２４は系外に排出される。
【００２２】
次に、加水分解により発酵容易な形態となった分解生成物２３は、調整槽５にストックされた発酵適性物３とともにメタン発酵槽６に供給され、ここで嫌気性条件下で微生物（メタン菌）によってメタン発酵がなされる（メタン発酵工程）。このメタン発酵は２週間前後で完了し、発酵により発生したメタンガスは順次、発酵槽６より回収され、ガスホルダ（図示しない）に貯蔵される（回収工程）。こうして、回収されたメタンガスはクリーンな燃料エネルギーとして活用されることになる。
また、この発酵により生成した消化物８は発酵槽６より取出された後、脱水機９に送られ、脱水残渣１０と脱水ろ液１１とに固液分離される。脱水残渣１０はその後コンポスト化されて、肥料などに利用されたり、埋め立てや焼却処理される。脱水ろ液１１は前述のように、加水分解工程に送られ、希釈水２５として循環使用される。この脱水分離液を希釈液として加水分解した場合、アンモニアが蒸発によって除去され、返流希釈水中のアンモニア濃度が低くなる。その結果、メタン発酵槽６内のアンモニア濃度も低減され、メタン発酵の安定化につながる。
【００２３】
本実施形態においては生分解性プラスチック、通常のプラスチック類、金属類を特に分別せず、発酵不適物として一緒に加水分解装置に供給しているが、金属類については磁選機などによりあらかじめプラスチック類から分離して、プラスチック類のみを加水分解するようにしても良く、これにより加水分解装置の負荷を軽減できる。また、生分解性プラスチックと通常のプラスチックの分別が可能であれば、生分解性プラスチックのみを加水分解するようにしてももちろん良く、この場合は一層加水分解時の装置負荷を下げることができる。さらに、ゴミの収集段階において既に生分解性プラスチックが分別されている場合においてはこれを破砕してそのまま加水分解装置に供給できるので、分別プロセスが不要になり、また、装置負荷は最小限となり、これが最も良い態様といえる。
【００２４】
また、本実施形態にあって、加水分解工程に使用する希釈水は発酵を終えた消化物の脱水ろ液を利用したが、用水など他の水を使用してもかまわないものである。
【００２５】
次に、図２は、本発明の他の実施形態に係る有機系廃棄物のリサイクルプロセスを示す工程概要図である。
【００２６】
まず、ここで回収されてきた本発明の処理対象となる可燃ごみ１は生分解性プラスチック製のゴミ袋に収容されており、収容されたゴミはすべて有機系廃棄物からなり、プラスチック類や金属などは実質的にこれに含まれていないものとする。
【００２７】
有機系廃棄物が収容された可燃ごみ１は破袋、破砕がなされた後、分別をすることなく加水分解装置２１に送られる。この加水分解装置２１で水（希釈水）が添加され、生分解性プラスチック（ゴミ袋）及び有機系廃棄物の加水分解が行われる（加水分解工程）。この加水分解工程における条件は、前記実施形態と同様で、１２０℃〜２５０℃の温度（望ましくは１５０℃〜１８０℃）において、５〜６０分間、各温度での蒸気圧で実施される。また、希釈水の添加量も同様にして可燃ごみ１の固形分が５０％以下になるようにして行われる。希釈水２５は後工程の脱水機９から得られる脱水ろ液１１が利用される
この加水分解工程によりを生分解性プラスチック（ゴミ袋）は殆ど全てが有機酸、アルコール、糖などのモノマーやオリゴナーを主体とした低分子量の分解生成物２３となり、発酵容易な形態となって装置外に排出される。
【００２８】
これらの分解生成物２３は全量が調整槽５に送られてストックされ、ここでメタン発酵槽６への投入量が調整される（調整工程）。また、調整槽５においては酸発酵が進行する。
【００２９】
次に、この調整槽５内の分解性生物は適宜取り出され、発酵物が所定の濃度となるようにメタン発酵槽６に必要量が投入される。そして、この発酵槽６において前記実施形態同様に、嫌気性条件下で微生物（メタン菌）によってメタン発酵がなされ（メタン発酵工程）、このメタン発酵は２週間前後で完了し、発酵により発生したメタンガス７は順次、発酵槽６より回収され、ガスホルダ（図示しない）に貯蔵される（回収工程）。こうして、回収されたメタンガスはクリーンな燃料エネルギーとして活用されることになる。
【００３０】
また、この発酵により生成した消化物８は発酵槽６より取出された後、脱水機９に送られ、脱水残渣１０と脱水ろ液１１とに固液分離される。脱水残渣１０はその後コンポスト化されて、肥料などに利用されたり、埋め立てや焼却処理される。
【００３１】
本実施形態によれば、先の実施形態のプロセスに比べ、加水分解工程前後での発酵不適物や非分解物の分別や分離工程が省略でき、また生分解性プラスチック以外の発酵不適物（通常のプラスチック類や金属類など）を加水分解工程に持ち込まなくてすむため、プロセス効率が優れているとともに、装置、機器の簡略化も図れることから、有機系廃棄物と生分解性プラスチックで構成される可燃ごみを処理対象とする場合においてはすこぶる有効なリサイクルプロセスとして推奨されるものである。
【００３２】
なお、上述した両実施形態ではいずれも有機系廃棄物の収集、回収用に使用される容器として生分解性プラスチック製の不定形のゴミ袋を用いた場合について説明したが、このゴミ袋に代えて定形の容器として使用されたものを対象としても勿論かまわない。 
以下、本発明の有利な効果を実証するため、本発明の採用した加水分解工程におけるプロセス条件を中心に実験例を挙げて説明する。
（実施例１）
先ず、生分解性プラスチックであるポリ乳酸系材料の袋を用いた処理時間と加水分解効果の関係を実験、検討した結果を述べる。対象のポリ乳酸系材料からなる袋を蒸留水に１０ｇ／Ｌに懸濁したものを高温恒温槽に所定時間保持し、その後、室温の水に入れて急冷することにより処理時間を制御した。また、加水分解効果は加熱処理前後の固形分（SS；Suspended Solids）の減少率で表した。測定方法は下水道試験法（建設省、厚生省監修、１９９７年度版）に従い測定した。
【００３３】
図３にこの実験結果による処理時間と固形分減少率の関係を示す。この図から3分間の加水分解処理で５０％の固形分重量が減少し、また５分間の処理で７０％、さらに１０分間の処理で９８％の固形分が減少していることが分かる。一方、１０分以上の処理時間では固形分減少量が９５％前後でほぼ一定であり、そして６０分間を超えると固形分減少量は逆に低下していることが知れる。さらに、１２０分処理の結果では固形分の減少率が８０％に低下し、このとき、加水分解液に褐色の着色が認められた。従って、処理時間を長くすることはエネルギー的に不利であるとともに、上述のような障害が認められたことから、本発明では加水分解時間は５分間〜６０分間とし、好ましくは１０〜３０分間とする。
【００３４】
（実施例２）
次に、加水分解温度と固形分減少率の関係を述べる。対象のポリ乳酸系材料からなる袋を蒸留水に１０ｇ／Lに懸濁したものをオートクレーブを用いて所定温度に置いて３０分間処理した。また、加水分解効果は加熱処理前後の固形分（SS；Suspended Solid）の減少率で表した。測定方法は下水道試験法（建設省、厚生省監修、１９９７年度版）に従い測定した。
【００３５】
図４にこの実験結果による処理温度と固形分減少率の関係を示す。同図から１００℃における加水分解処理では固形分減少率が５％と殆ど効果がないことが判明する。１２０℃処理では４０％の固形分重量が減少し、１５０℃処理で８０％減少していることが分かる。さらに、１７０℃以上では、９５％の固形分減少率で効果が頭打ちとなっている。また、２７０℃の処理では、加水分解液に褐色の着色が認められた。従って、処理温度を高くすることはエネルギー的に不利であるとともに、上述のような障害が認められたことから、本発明では加水分解時間は１２０℃〜２５０℃とし、望ましくは１５０℃〜１８０℃とする。
【００３６】
（実施例３）
次いで、同様にポリ乳酸系材料の袋を用い、生分解性プラスチックの加水分解処理への希釈水量の効果を実験、検討した結果を述べる。対象のポリ乳酸系材料からなる袋１０ｇに対して、蒸留水を１ｍｌ、１０ｍｌ、１００ｍｌ、１０００ｍｌ加えて懸濁したものをオートクレーブを用いて１７０℃において３０分間処理した。また、加水分解効果は加熱処理前後の固形分（SS；Suspended Solid）の減少率で表した。測定方法は下水道試験法（建設省、厚生省監修、１９９７年度版）に従い測定した。希釈水添加量と固形分減少率の関係を図５に示す。１ｍｌの希釈水添加条件では殆ど加水分解効果は認められなかった。希釈水を１０ｍｌにした条件では７５％の固形分が減少し液化（加水分解）した。さらに希釈水を１００ｍｌ、１０００ｍｌとした条件では、ほぼ100%が加水分解された。従って、効果的な加水分解のために本発明では固形分含有量として５０％（本実施例では１０ｇポリ乳酸系材料、１０ｍｌ水）以下になるよう希釈水の添加量を調整する必要がある。
（実施例４）
次に、加水分解処理の生分解性プラスチックのメタン発酵によるリサイクル効果についての実験、検討結果を述べる。対象のポリ乳酸系材料からなる袋を蒸留水に１０ｇ／Ｌに懸濁したものをオートクレーブを用いて１７０℃において３０分間処理した。生分解性の効果は生化学的酸素要求量（BOD；biochemical oxygen demand）で評価した。リサイクル効果はメタン菌による発酵によって発生してくるバイオガス（メタン６０％〜７０％、二酸化炭素３０〜４０％）によって評価した。具体的な発酵条件としては、１２０ｍｌ容量のバイアル瓶に６０ｍｌの１０,０００ｍｇ／Ｌ濃度のメタン菌汚泥を入れ、そこに、無処理生分解性プラスチック試料、加水分解処理した同生分解性プラスチック試料、乳酸、酢酸を1kg・試料／ｍ3の負荷で添加し、２週間、５５℃において発生してくるバイオガスを定量した。その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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注１）  バイオガスはメタン菌によって発生したメタン、二酸化炭素、水素などのガスの総量であり、おおよそ６５％程度がメタンと考えられる。
【００３８】
表１から、無処理のものでは、ＢＯＤが２０ｍｇ／Ｌであり殆ど生分解性がないことが分かる。また、メタン発酵によるバイオガスの発生量も０.０１Ｌ／ｇ・試料と非常に低い。
【００３９】
一方、本発明による加水分解処理を行うと、ＢＯＤ値が６５５０ｍｇ／Ｌになり生分解性が高まることがわかる。また、メタン発酵による対象試料重量あたりのバイオガス発生量も０.５６L／ｇ・試料となった。この数値は対照実験として実施した酢酸や乳酸の有機酸のメタン発酵から発生してくるバイオガス量と整合している。従って、熱処理による加水分解でポリ乳酸系材料からポリ乳酸などの有機酸等が生成され、その有機酸をメタン菌がバイオガス化したものと推測される。
【００４０】
以上のように、無処理では殆どメタン菌によってリサイクル（バイオガス化に続くエネルギー回収）されなかった生分解性プラスチックが、加水分解により、ほぼ全量がバイオガスとしてリサイクルされることが分かる。
（実施例５）
続いて、ポリ乳酸系材料以外の生分解性プラスチックに対する加水分解のメタン発酵への効果を確認した結果を表２に示す。材料には、多糖類系のものとポリカプロラクトン系のものを用いた。加水分解処理はそれぞれの材料からなるゴミ袋を蒸留水に10ｇ/Ｌに懸濁したものをオートクレーブを用いて170℃において30分間処理した。また、生分解性評価、リサイクル効果とも実施例４に従った。どちらの材料も無処理の系では、生分解性およびリサイクル効果が低い。対して、加水分解を行った系では生分解性、リサイクル効果とも向上した。また、それらのバイオガスの発生量は、ほぼ、実施例４のポリ乳酸系材料の結果と整合している。
【００４１】
【表２】
2005095729.tif 000004
注１）多糖類系生分解性プラスチックにはキトサン／セルロース／でんぷん系の材料を使用した。
【００４２】
(実施例６)
40Ｌ容量のゴミ袋で分別回収された生ゴミのメタン発酵のベンチスケール実験による排出廃棄物の減容効果、同減量効果、さらにバイオガス発生量の増量効果を示す。メタン発酵は４０Ｌ容量のポリ乳酸系の生分解性プラスチック製のゴミ袋に収集した厨芥を処理した。発酵不適物を分別後に水道水で２倍希釈して発酵槽へ投入した。発酵槽は１.５ｍ3容量のものを用い、５５℃の発酵温度で、滞留時間２０日で処理した。有機物負荷は４.５ｋｇ・有機物／ｍ3・日であった。
【００４３】
生ゴミの比重は０.５ｋｇ／Ｌであった。ゴミ袋1袋の重さは５０ｇであった。同ゴミ袋の容積は１Ｌであった。メタン発酵による生ゴミからのバイオガス発生量は０.６Ｌ／ｇｄｒｙ・生ゴミであった。ゴミ袋以外の発酵不適物混入率は１５％であった。発酵不適物の比重は０.５ｋｇ／Ｌであった。
【００４４】
この実験結果を表３〜５にまとめて示す。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
【表４】
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【００４７】
【表５】
2005095729.tif 000007
【００４８】
これらの表から、廃棄物の容積の減容効果は１２％であり、また、廃棄物重量の減量効果は１.２％であることが分かる。バイオガス増量効果は０.３％であった。本発明では、廃棄物の減容に特に効果があることが知れる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、前述の技術的効果を達成することにより、廃棄物処理分野並びにプラスチック分野における地球環境問題の改善に大きく資することができ、これら重要産業分野の技術的進歩と産業発展に貢献し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の典型的な実施形態に係る有機系廃棄物のリサイクルプロセスを示す工程概要図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る有機系廃棄物のリサイクルプロセスを示す工程概要図である。
【図３】本発明に係る加水分解処理の効果を実験・調査した結果を示すもので、生分解性プラスチック（ポリ乳酸系材料）の袋を用いた処理時間と固形分減少率の関係を表すグラフである。
【図４】本発明に係る加水分解処理の効果を実験・調査した結果を示すもので、生分解性プラスチック（ポリ乳酸系材料）の袋を用いた加水分解温度と固形分減少率の関係を表すグラフである。
【図５】本発明に係る加水分解処理の効果を実験・調査した結果を示すもので、生分解性プラスチック（ポリ乳酸系材料）の袋を用いた希釈水量（添加量）と固形分減少率の関係を表すグラフである。
【図６】メタン発酵技術を用いた従来の有機系廃棄物のリサイクルプロセスの工程概要図である。
【符号の説明】
【００５１】
１：可燃ゴミ  ２：分別機  ３：発酵適性物  ４：発酵不適物
５：調整槽  ６：メタン発酵槽  ７：メタンガス  ８：消化物
９：脱水機  １０：脱水残渣  １１：脱水ろ液
２１：加水分解装置  ２２：スクリーン  ２３：分解生成物
２４：非分解物  ２５：希釈水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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